过滤模块的制作方法

过滤模块的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种包括至少两个隔离物的堆叠的过滤模块。堆叠中的至少一个隔离物包括第一外板和第二外板以及布置在第一外板与第二外板之间的至少一个内部渗透通道，使得外板形成限定至少一个内部渗透通道的壁中的两个。该至少一个内部渗透通道在隔离物的除第一外板和第二外板之外的两个相对侧之间延伸。此外，至少一个隔离物的第一外板和第二外板为多孔或穿孔的，且滤膜附接到所述至少一个隔离物的第一外板和第二外板，使得传送越过膜的液体进一步输送穿过孔或穿孔至所述至少一个内部渗透通道。堆叠的隔离物由单独的伸长间隔件分开，间隔件沿内部渗透通道在其间延伸的相对侧的边缘附接到外板，从而形成堆叠中的相邻隔离物之间的滤液通道，且其中滤液通道沿与渗透通道的方向不同的方向延伸。本发明还提供了一种用于制造过滤模块和过滤装置的方法。
【专利说明】
过滤模块
技术领域
[0001 ]本发明涉及例如可用于处理废水的微滤单元的领域。
【背景技术】
[0002]若干工艺可取决于类型和污染物用于废水的清洁中。一种此类技术为膜处理，其可用于除去溶解的物质、有机化合物、人类病原体等。
[0003]膜过滤是物理分离过程，且驱动力是越过膜的压差。通过使用不同膜类型，可分离不同尺寸的分子。膜过滤可用于微滤(MF)、超滤(UF)、纳米滤(NR)和反渗透(RO)。
[0004]膜技术用于所谓的膜生物反应器(MBR)中，其中膜例如浸没在包括待处理的废水的罐(生物反应器)中。MBR技术中的一个考虑在于膜的结垢。结垢是膜与废水的成分(诸如死微生物和可溶和/或胶质化合物)之间的相互作用的结果。因此，若干MBR在交叉流条件下操作，其中在膜上存在滤液的流，以便避免固体在膜表面上累积。这提高了膜的性能，且增大了设备容量。
[0005]膜生物反应器通常包括若干膜，以便具有尽可能大的膜表面。膜通常附接到一些类型的支撑物，且通过膜的水(渗透物)从MBR放出。
[0006]US 7678273公开了一种包括若干膜板的过滤器单元，膜板在小焊接区中焊接在一起，主要用于防止浓缩物泄漏而在单元中渗透。
[0007]US 2010/0096317公开了一种通过浸入液体中来执行固液分离的平片膜元件。用于滤膜的支撑板内收集的渗透物沿与待过滤的液体的方向平行的方向引导。
[0008]US 5482625公开了包括若干膜支撑板的滤膜模块。膜支撑板自身由一些类型的棘爪系统制成以形成板内的渗透通道。
[0009]然而，本领域中所需的是产生用于膜生物反应器的膜单元的改善且简化的方法。

【发明内容】

[0010]本发明的主要目的在于提供至少减轻上述问题中的一些的器件。
[0011]本发明的进一步目的在于提供一种利用简单制造技术产生的过滤模块。作为本发明的第一方面，提供了一种包括至少两个隔离物的堆叠的过滤模块，其中，堆叠中的至少一个隔离物包括第一外板和第二外板以及布置在第一外板与第二外板之间的至少一个内部渗透通道，使得外板形成限定至少一个内部渗透通道的壁中的两个，且进一步其中，所述至少一个内部渗透通道在隔离物的除第一外板和第二外板之外的两个相对侧之间延伸；
其中至少一个隔离物的第一外板和第二外板为多孔或穿孔的，且滤膜附接到所述至少一个隔离物的第一外板和第二外板，使得传送越过膜的液体进一步输送穿过孔或穿孔至所述至少一个内部渗透通道；
且进一步其中，堆叠的隔离物由单独的伸长间隔件分开，间隔件沿内部渗透通道在其间延伸的相对侧的边缘附接到外板，从而形成堆叠中的相邻隔离物之间的滤液通道，且其中，滤液通道沿与渗透通道的方向不同的方向延伸。
[0012]过滤模块可用于膜生物反应器中。
[0013]过滤模块还可用于除膜生物反应器之外的不同应用中，诸如酒和啤酒应用中。
[0014]过滤模块可包括至少两个(诸如至少三个、诸如至少十个、诸如至少十五个)隔离物的堆叠。然而，模块可在堆叠中包括至少二十个(诸如至少五十个、诸如至少八十个、诸如至少一百个)隔离物。
[0015]堆叠中的两个端部隔离物可类似于堆叠中的其它隔离物。然而，端部隔离物可没有穿孔，或可利用实心板代替。
[0016]隔离物可具有正方形或矩形形式。第一外板和第二外板为具有隔离物的侧部的最大面积的隔离物的外侧，且第一外板和第二外板与彼此相对。内部渗透通道布置在外板之间。因此，通道夹在外板之间，且外板形成限定渗透通道的壁。内部渗透通道可为从第一相对侧延伸至第二相对侧的贯穿渗透通道。因此，渗透通道可从隔离物的外部到达，即，贯穿渗透通道在其间延伸的隔离物的相对侧为开放侧，意味着到渗透通道的"入口 "或渗透通道的端部在相对侧处。
[0017]渗透通道在其间延伸的隔离物的"两个相对侧"因此形成除外板之外的隔离物的其它侧。〃两个相对侧〃可大致垂直于第一外板和第二外板。
[0018]隔离物可包括至少5个(诸如至少10个、诸如至少15个、诸如至少20个、诸如至少25个、诸如至少30个)内部渗透通道。然而，隔离物可包括至少50个(诸如至少80个、诸如至少100个、诸如至少150个、诸如至少200个、诸如至少250个)内部渗透通道。
[0019]内部渗透通道可全部沿相同方向延伸且可为平行的。内部渗透通道还可平行于隔离物的外板的一侧。渗透通道因此可沿在由第一外板或第二外板形成的平面中的方向(P)延伸。通道可通过布置波形片、折叠片、铸造片、模制片、挤压片、具有导管的片、具有切口或平峰的片，或隔离物的第一外板与第二外板之间的单个距离辅助物而形成。
[0020]至少一个隔离物的至少一个外板进一步为多孔的或为穿孔的。孔或穿孔的形状、它们的频率或量可取决于流体的压力范围、速度或温度调整。穿孔可为孔口、槽口、缝隙或它们的组合。例如，穿孔可为漏斗形的。
[0021]取决于穿孔或孔的尺寸和待过滤的流体，穿孔或孔自身因此作用为过滤器或膜。
[0022]通过板进入渗透通道中的流体限定为渗透物。
[0023]滤膜还附接到至少一个隔离物的第一外板和/或第二外板，使得传送越过膜的液体进一步输送穿过孔或穿孔至该至少一个内部渗透通道。
[0024]因此，过滤模块的隔离物作用为用于滤膜的支撑物，且能够穿过膜的流体经由隔离物的孔或穿孔进一步进入内部渗透通道。
[0025]滤膜可附接到隔离物的第一外板和第二外板两者。膜附接到隔离物的板的外表面，即，板的不面向渗透通道的外表面。
[0026]例如，滤膜可附接到形成过滤模块的堆叠中的隔离物的第一外板和第二外板两者(除形成堆叠的端板的隔离物之外)。在端板上，滤膜可仅附接到面向堆叠中的隔离物的其余部分的外板。然而，端部隔离物可没有膜。
[0027]此外，形成过滤模块的堆叠的板由单独和伸长的间隔件分开。间隔件可为条或棒或任何类似形状的形式。间隔件布置成使得它们可与隔离物的外板以及相邻隔离物的外板接触。间隔件在外板与贯穿渗透通道在其间延伸的两个相对侧中的一个之间沿边缘附接。"沿边缘〃认为是意思是在实际边缘处和接近边缘两者。因此，小距离可留在间隔件与边缘之间。
[0028]间隔件可布置成使得堆叠中的相邻隔离物之间的距离小于20mm，诸如小于10mm，诸如大约5到8mm。
[0029]间隔件可为与隔离物相同材料的实心件。间隔件例如可包括颗粒材料或由颗粒材料构成。
[0030]附接到外板的间隔件可为胶合或焊接至外板的间隔件。
[0031 ]举例来说，间隔件可沿内部渗透通道在其间延伸的相对侧的大致整个边缘附接到外板。因此，例如，间隔件与隔离物之间的焊接或胶合带可延伸贯穿隔离物的整侧。这提供了过滤模块的稳健且坚固的结构。因此，两个相邻隔离物可由两个间隔件(诸如由条形式的两个间隔件)隔开。间隔件可为伸长的且布置成使得它们大致平行于外板与贯穿渗透通道在其间延伸的两个相对侧中的一个之间的边缘。
[0032]间隔件可由与隔离物相同的材料制成，或它们可由不同材料制成。例如，间隔件可由颗粒材料制成。
[0033]在形成的过滤模块中，隔离物布置成使得隔离物的第一外板面向相邻隔离物的第二外板。
[0034]由于隔离物之间的间隔件，故滤液通道形成在隔离物之间。因此，渗透模块因此包括独立隔离物内的第一通道系统，即，内部渗透通道，以及堆叠中的隔离物之间的第二通道系统，即，滤液通道。这意味着待处理的流体(即，滤液)可因此流过滤液通道，且具有通过隔离物的外板的能力的物质可流入隔离物内的渗透通道中。因此，"两个相对侧"可用作渗透物收集侧，渗透通道中流动的渗透物可从那里收集。
[0035]滤液通道沿与渗透通道的方向(P)不同的方向(D)进一步延伸。因此，滤液通道中的流可沿第一方向，且渗透通道中的流可沿与第一方向不同的第二方向。例如，滤液通道可沿与渗透通道的方向大致垂直的方向延伸。本发明的第一方面基于以下构想:过滤模块(即，隔离物的堆叠)可通过将单独的间隔件在外板与内部渗透通道在其间延伸的侧部之间沿边缘附接而形成。这便于产生膜系统，使得该过程比用于产生膜生物反应器使用的膜板的堆叠的先前技术更快且成本效率更高。过滤模块还可以较大尺寸产生，诸如具有至少大于Im(诸如大约3m)的长度的侧部。根据本发明的第一方面的系统还向系统提供很低的渗透压降。
[0036]单独的伸长间隔件的有利之处在于它们便于形成很大的过滤模块，S卩，容易按比例放大过滤模块。此外，单独的伸长间隔件可容易制造，例如，借助于挤压(如果间隔件由塑料材料制成)。
[0037]此外，有利的是具有沿不同于滤液通道的方向延伸的渗透通道。这是因为在使用中时，一些类型的渗透收集装置附接到渗透通道的出口以收集渗透物，且沿不同于渗透通道的另一方向延伸的过滤器通道因此便于待通过过滤模块过滤的液体的自由流动。例如，如果滤液通道沿与渗透通道的方向大致垂直的方向延伸，则这因此提供了自由流动的滤液通道和滤液液体穿过过滤装置的优异通流。
[0038]此外，过滤模块在渗透侧上提供就地清洁(CIP)液体的均匀再循环，从而提供了膜的均匀清洁。
[0039]由于过滤模块中的低压降，故有可能使用纳米滤膜作为滤膜以便例如处理水来除去二价离子如钙、镁等，或低有机分子，比如杀虫剂。
[0040]过滤模块中的低压降进一步便于仅流体静压力用于驱动流动穿过膜和穿过内部渗透通道的应用。
[0041]隔离物还提供对于膜的优异支撑，且内部渗透通道允许流体的自由流，或不形成生成反压力的障碍物的流。
[0042]过滤模块还可用于无菌过滤、净化，或浓缩高分子量分子。过滤模块还可用于葡萄、啤酒、浓缩果汁的处理、牛奶的无菌过滤。隔离物的尺寸和数目可适于应用，且可以以不同构造(诸如膜生物反应器(MBR))整体结合，其中渗透侧上的压降必须控制，以尤其在使用高通量渗透速率时避免反压力的形成。
[0043]过滤模块可用于不同类型的构造，且包括所有压力范围，包括微滤、超滤、纳米滤或反渗透。
[0044]在本发明的第一方面的实施例中，至少一个隔离物为挤压隔离物。例如，堆叠中的所有隔离物均可为挤压隔离物。
[0045]因此，第一外板和第二外板两者以及形成内部渗透通道的壁都可为挤压隔离物。因此，隔离物可为单件。内部渗透通道因此可通过挤压形成(通道的壁和隔离物由相同材料制成)。形成的内部渗透通道因此由挤压壁包绕，其中两个壁支撑膜。
[0046]其有利之处在于，其提供了对滤膜的有效支持，且防止由过大的压力对其引起的扭曲或破坏。例如，可防止由于增大的压力或膜破坏(如果膜附接到空间)的情况下引起渗透通道的壁向内弯曲。简言之，挤压支撑板使得有可能在高于仅由直接联接到滤膜的插入件构成的相当装置的压力水平下使用过滤装置。
[0047]过滤模块的所有隔离物可由相同材料制成。
[0048]在本发明的第一方面的实施例中，至少一个隔离物由塑料材料制成。
[0049]例如，隔离物可由热塑性材料制成，诸如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚砜(PSU)、聚醚醚酮(PEEK)或这些的任何组合。
[0050]因此，隔离物的第一外板和第二外板以及形成内部渗透通道的壁可包括热塑性材料或由其构成。例如，隔离物可为根据上文的挤压隔离物且由热塑性材料制成。
[0051]例如，滤膜借助于焊接附接到隔离物。例如，滤膜可热焊接到隔离物的第一外板和/或第二外板上。然而，可使用其它类型的焊接，诸如超声焊接、激光焊接或IR焊接。
[0052]膜可胶合至隔离物或机械地锁定至隔离物。
[0053]在本发明的第一方面的实施例中，至少一个滤膜包括聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚苯乙烯(PS)或聚醚砜(PES)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，或这些的任何组合。
[0054]此外，滤膜可具有0.Ο?μπι到2μπι之间的孔隙。
[0055]滤膜可为用于微滤、超滤、纳米滤或反渗透的膜。微滤为最粗的膜滤等级。超滤膜是由分子量截断分级的，其限定为最小分子的分子量，其90%由膜保持。超滤范围从1000跨至500000分子量截断。纳米滤膜保持具有范围从100到1000的分子量的可溶分子。反渗透涉及最紧密的膜，相比于纳米滤，其能够分离甚至更小的可溶分子。
[0056]例如，膜附接到其上的隔离物的板可为穿孔的，且穿孔可为漏斗形的。
[0057]因此，穿孔可定形为漏斗，或具有截头圆锥形，且穿孔因此在滤液侧处具有较大直径且在渗透侧处具有较小直径，即，穿孔可布置成使得较大直径面向膜，且较小直径面向内部渗透通道。这可在膜破坏出现的情况下为有利的，因为淤渣或其它颗粒可由漏斗形穿孔阻挡，而不进入内部渗透通道中。
[0058]在本发明的第一方面的实施例中，间隔件借助于焊接附接到隔离物。焊接可包括将隔离物和间隔件熔化在一起。
[0059]例如，焊接可为热焊接、超声焊接、激光焊接或IR焊接。例如，隔离物和间隔件可焊接到彼此，使得隔离物的相对侧处的内部渗透通道的入口保持开放。
[0060]这便于收集通过膜且在渗透通道中流动的渗透流体。
[0061]在本发明的第一方面的实施例中，间隔件在焊接之前为粉末的形式。因此，这意味着粉末或颗粒材料在焊接之前应用至外板。
[0062]单个间隔件也可为实心长杆的形式。这意味着单个间隔件可为实心条，诸如挤压条。
[0063]作为另一个示例，单个间隔件可为厚焊接丝。此焊接丝例如可使用标准塑料焊接工具应用至隔离物。
[0064]例如，间隔件可由聚合材料制成。例如，间隔件可包括低熔点的聚丙烯(PP)或由其构成。这可便于将间隔件焊接到外板。
[0065]此外，至少一个隔离物可由聚合材料制成，且隔离物的聚合材料和间隔件的聚合材料可具有大致相同的熔点。
[0066]例如，至少一个隔离物和间隔件包括聚丙烯(PP)。该至少一个隔离物和间隔件因此可由聚丙烯(PP)构成。
[0067]例如，间隔件可为相比于至少一个隔离物的颜色吸收更多热能的颜色。
[0068]例如，间隔件可为暗色，诸如黑色，且隔离物材料可为亮色，诸如白色或透明的。这便于隔离物相比于间隔件熔化到较小程度，这可便于渗透通道在焊接期间不会变得变形。此外，着色剂、颜料或染料可加到待焊接的材料的选择区域，以便由于那些选择区域中例如红外吸收更好增加热吸收。
[0069]作为另一个示例，至少一个隔离物由聚合材料制成，且间隔件的聚合材料具有比隔离物的聚合材料的熔点低的熔点。因此，这还可便于隔离物相比于间隔件熔化到较小程度，这可便于渗透通道在焊接期间不会变得变形。例如，至少一个隔离物包括聚丙烯或由其构成，且间隔件可包括具有作为熔点抑制剂的聚酰亚胺(PI)的聚丙烯(PP)。
[0070]此外，隔离物与间隔件之间的焊接可通过间隔件和隔离物的熔化来形成，使得到内部渗透通道的入口处的隔离物的第一外板和第二外板的边缘向外且远离入口并且朝间隔件弯曲。
[0071]因此，间隔件和隔离物可经历加热，使得到渗透通道的入口处的第一外板和第二外板的边缘达到熔融状态，且因此由于材料中的应力引起向外弯曲。
[0072]这意味着对于各个内部渗透通道，其中两个壁在通道的两端处向外弯曲。
[0073]在本发明的第一方面的实施例中，间隔件与隔离物之间形成的焊接中的至少一些叠接膜。
[0074]因此，间隔件与隔离物之间的焊接还可有助于将滤膜保持在正确位置。
[0075]例如，隔离物的第一外板和第二外板的边缘向外弯曲到一定程度，使得它们接触且与相邻隔离物的第一外板和/或第二外板的边缘熔合。
[0076]因此，各个内部渗透通道可包括两个相对的壁，且其中一个壁与位于相邻隔离物内的渗透通道的壁接触，且相对的壁与位于另一个相邻隔离物上的渗透通道的壁接触。
[0077]此接合可既紧密又具有良好强度。
[0078]在本发明的第一方面的实施例中，间隔件借助于粘合剂附接到隔离物。例如，粘合剂可为热熔粘合剂。
[0079]热熔粘合剂是指通常布置成在热胶枪中熔化的热塑性粘合剂。热熔粘合剂因此可包括聚合物，诸如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚烯烃聚酰胺、聚酯和/或聚氨酯。
[0080]当间隔件借助于粘合剂附接时，间隔件在利用粘合剂附接间隔件之前可为粉末的形式，且间隔件也可为实心长杆的形式，例如由聚合材料制成，如关于上文的焊接实施例所论述的那样。
[0081]在本发明的第一方面的实施例中，过滤模块还包括至少一个渗透物收集单元以用于收集来自渗透通道的渗透物。该至少一个渗透物收集单元可焊接到渗透通道终止处的模块的一侧。因此，间隔件可焊接至隔离物，且渗透物收集单元可焊接至渗透模块。这意味着间隔件、隔离物和渗透物收集单元可由聚合材料制成，例如，相同的聚合材料。因此，除滤膜自身外，这提供了由单一聚合材料制成的过滤模块〃盒〃。
[0082]渗透物收集单元可包括聚丙烯或由聚丙烯构成。本发明还提供了一种过滤模块，其仅具有夹在两个实心板之间的单个隔离物。隔离物可通过如关于以上第一方面论述的间隔件附接至板。
[0083]此外，作为本发明的第一方面的构造，提供了一种模块，其包括至少两个隔离物的堆叠，其中堆叠中的至少一个隔离物包括第一外板和第二外板以及布置在第一外板与第二外板之间的至少一个内部渗透通道，使得外板形成限定至少一个内部渗透通道的壁中的两个，且进一步其中，所述至少一个内部渗透通道在除隔离物的第一外板和第二外板之外的两个相对侧之间延伸；
且进一步其中，堆叠的隔离物由单独的伸长间隔件分开，间隔件沿内部渗透通道其间延伸的相对侧的边缘附接至外板，从而在堆叠中的相邻隔离物之间形成滤液通道，且其中滤液通道沿与渗透通道的方向不同的方向延伸。
[0084]此外，本发明还涉及一种不包括任何滤膜的模块。此模块可关于具有以上的膜的模块论述。不包括膜的模块可例如用于热交换应用中。
[0085]作为本发明的第二方面，提供了一种用于产生滤膜的方法，包括以下步骤:
a)提供至少两个隔离物，其中至少一个隔离物包括第一外板和第二外板以及布置在第一外板与第二外板之间的至少一个内部渗透通道，使得外板形成限定至少一个内部渗透通道的壁中的两个，且进一步其中，该至少一个内部渗透通道在隔离物的除第一外板和第二外板之外的两个相对侧之间延伸;且其中，至少一个隔离物的第一外板和/或第二外板为多孔或穿孔的，且其中，滤膜(9)附接到所述至少一个隔离物(2)的第一外板(4)和第二外板
(5)，使得传送越过膜(9)的液体进一步输送穿过孔或穿孔到所述至少一个内部渗透通道
(6)；
b)将单独的伸长间隔件布置在隔离物之间，使得间隔件与隔离物的外板沿内部渗透通道在其间延伸的相对侧的边缘接触，以形成至少两个隔离物的堆叠；以及 C)将间隔件附接到隔离物以形成过滤模块。
[0086]关于第二方面使用的用语和定义如关于以上第一方面限定的那样。
[0087]步骤a)因此可包括提供如关于以上第一方面描述的隔离物。
[0088]步骤b)包括将隔离物组装成堆叠或组，其在焊接成一件之前形成过滤模块。
[0089]在第二方面的实施例中，步骤c)包括沿隔离物的整个相对边缘将间隔件和隔离物焊接在一起，使得在隔离物的边缘处到内部渗透通道的入口保持开放。
[0090]结果，步骤c)可包括使渗透通道在其间延伸的隔离物的边缘经历辐射加热。
[0091]步骤c)因此可包括热焊接或激光焊接。步骤c)可包括沿隔离物的整个相对边缘将间隔件和隔离物焊接在一起，使得在隔离物的边缘处到内部渗透通道的入口保持开放。
[0092]步骤c)可包括使步骤b)的堆叠移动通过输送辐射热或热对流热的设备，以便在其端面(渗透通道端部位于的地方)处加热堆叠。渗透通道端部可加热至足以使限定渗透通道的壁的端部至它们从彼此向外弯曲的状态的程度。
[0093]然而，步骤c)还可包括使用热熔粘合剂将间隔件胶合至隔离物。
[0094]此外，步骤a)可在以下步骤之后:
al)提供至少两个隔离物，其中至少一个隔离物包括第一外板和第二外板，以及布置在第一外板与第二外板之间的至少一个内部渗透通道，使得外板形成限定至少一个内部渗透通道的壁中的两个，且进一步其中，该至少一个内部渗透通道在隔离物的除第一外板和第二外板之外的两个相对侧之间延伸，a2)使第一外板和/或第二外板穿孔，
a3)将滤膜附接到穿孔外板，从而提供滤膜附接到其上的隔离物。
[0095]滤膜的附接可为将滤膜焊接到隔离物的外板。
[0096]作为本发明的第三方面，提供了一种过滤装置，其包括如以上发明的第一方面中限定的过滤模块。
[0097]例如，过滤装置可为膜生物反应器。膜生物反应器例如可包括从一个过滤模块到几千个过滤模块。
[0098]此外，膜生物反应器可包括用于从渗透通道收集渗透物的器件。这些器件可包括附接到过滤模块的侧部的收集装置。膜生物反应器可阻止淤渣，且仅容许收集清澈的渗透物。
[0099]膜生物反应器还可包括用于固定过滤模块的框架，以及在底部处用于提供过滤模块上的交叉流的曝气器。跨膜压力例如可通过使用重力来实现。
[0100]作为本发明的第四方面，提供了使用根据第三方面的膜生物反应器用于废水的处理。
[0101]膜生物反应器还可用于公海以用于含盐海水的处理，或用于食品行业、化学设备、纸浆和造纸行业等中的其它类型的流体的处理罐中。
[0102]本发明还提供了一种系统，其包括用于待处理的流体的罐、浸没在罐中的至少一个膜生物反应器，以及用于将从膜生物反应器收集到的渗透物输送至系统外(诸如到收集罐)的器件。用于从膜生物反应器输送渗透物的器件可为用于通过流体静压力输送渗透物的器件。然后，流体静压力可用作过滤模块中的跨膜压力。
【附图说明】
[0103]图1示出了隔离物。
[0104]图2a和图2b示出了滤膜附接到其上的隔离物。
[0105]图3示出了过滤模块的分解视图以及间隔件和隔离物如何布置以形成隔离物的堆置。
[0106]图4示出了组装的过滤模块。
[0107]图5a和图5b示出了可如何形成隔离物与间隔件之间的焊接的实施例。
[0108]图6a和图6b还示出了可如何形成隔离物与间隔件之间的焊接的实施例。
[0109]图7示出了过滤模块的一部分和间隔件与隔离物之间的焊接的延伸部的侧视图。
[0110]图8示意性地示出了在间隔件随后焊接到隔离物的情况下膜可如何焊接至隔离物。
[0111]图9示意性地示出了在间隔件随后胶粘到隔离物的情况下膜可如何焊接至隔离物。
[0112]图10示意性地示出了罐中的膜生物反应器。
【具体实施方式】
[0113]根据本公开内容的过滤模块和方法将通过参照附图的实施例的以下描述进一步示出。
[0114]图1示出了过滤模块I的独立隔离物2。隔离物为矩形，且包括第一外板4和第二外板5。第一外板和第二外板利用穿孔3穿孔，且尽管图1中示出了仅一些穿孔，但将理解的是，除边缘周围的区域之外，大致整个第一外板4和第二外板5为穿孔的。该区域可为大约1mm或20mm。穿孔3使用冷针形成，给予了底部中具有小直径的漏斗形孔，S卩，在到渗透通道6的入口处。
[0115]内部渗透通道6布置在第一外板4与第二外板5之间。渗透通道大致平行于彼此且平行于隔离物2的侧部Ila和lib。隔离物2的第一外板4和第二外板5连同独立渗透通道之间的壁13因此形成了限定渗透通道的壁。渗透通道穿过在隔离物的相对侧7和8之间(S卩，在垂直于第一外板4和第二外板5的侧部之间)延伸的渗透通道。渗透通道的端部因此位于相对侦打和相对侧8处。因此，内部渗透通道在沿箭头P的方向上延伸。因此，相对侧7和8为"开放侧〃，其中内部渗透通道终止于这些侧处，即，存在从相对侧7和8至渗透通道的直接通路。还存在经由第一外板4和第二外板5的穿孔3至渗透通道6的通路。
[0116]隔离物的上侧Ila和下侧Ilb可闭合且具有圆化形式。因此，上侧Ila和下侧Ilb垂直于第一外板4和第二外板5两者，且垂直于隔离物2的开放的相对侧7和8。
[0117]隔离物2为热塑性聚合物(诸如聚丙烯)的挤压隔离物。
[0118]因此，第一外板4和第二外板5以及其间的壁13为热塑性聚合物的挤压的单件。
[0119]标为b的圆化侧Ila和Ilb的长度可为大约150到250mm，诸如大约200mm。此夕卜，标为c的开放的相对侧7和8的长度可为大致相同的，S卩，大约150到250mm，诸如大约200mm。因此，第一外板4和第二外板5可具有大约200mm*200mm的大小。然而，尺寸可为较大的，诸如大约1000111111*1000_。标为&的隔离物的厚度(8卩，相对侧7和8的宽度)可为大约2.5到5111111，诸如大约 3.5mmο
[0120]图2a示出了滤膜9如何焊接至隔离物2的第一外板4和第二外板5。图2b进一步示出了图2a的隔离物2的第一侧4的侧视图。膜9具有矩形形式，且沿所有侧焊接到隔离物的第一外板4。膜9具有比隔离物2的第一外板4的面积略小的面积。膜9可具有一定面积，使得"非焊接〃区域留在膜与第一外板4的边缘之间。例如，该区域d的宽度可为大约0.5到2.5mm，诸如大约1.5mm。具有宽度e的焊接区域14完全围绕膜延伸，且可具有宽度e，其为距离d的宽度的大约两倍或大约四倍。因此，焊接区域14可具有为大约I到8mm(诸如大约6mm)的宽度e。焊接区域形成在线14a和14b之间，且膜9的边缘可位于这些线之间。该焊接区域因此可为围绕边缘的焊接带，且其可与膜表面上的焊点/线组合。然而，焊接区还可大致覆盖整个膜表面，诸如类似于将膜层合到隔离物。图3示出了过滤模块I的一部分的分解视图。图3因此还示出了间隔件10和隔离物2如何布置以用于形成堆叠。图4中示出了形成的过滤模块。
[0121]杆形式的两个单独的伸长间隔件10布置在两个相邻的隔离物2之间，且隔离物相互堆叠在一起。间隔件具有大致等于隔离物的长度c(见图1)的长度。间隔件为与隔离物相同的聚合材料。然而，间隔件可由熔化在一起以形成结实的块或条的颗粒物制成。
[0122]空间10布置在第一外板4与隔离物的开放侧8之间的边缘处，且在第一外板4与相同隔离物2的开放侧7之间的边缘处，且相邻隔离物2然后布置成使得其第二外板接触间隔件，如图3中所见的那样。因此，在堆叠中，间隔件10与隔离物的第一外板接触且与相邻隔离物的第二外板接触。
[0123]堆叠的端部处的隔离物2a仅具有焊接到第二外板5上的滤膜，且其外板未穿孔。类似地，堆叠的另一端处的隔离物仅具有焊接到第一外板4上的滤膜，且该外板未穿孔。因此，在形成的堆叠中，堆叠的外板上不存在滤膜。
[0124]形成的过滤模块I在图4中看到。在此情况下，堆叠包括7个隔离物。过滤模块I包括相对侧15a和15b、相对侧16a和16b以及相对侧17a和17b。
[0125]两个相对侧15a和15b由端部隔离物2a的第一外板和堆叠的另一端处的端部隔离物的第二外板构成。两个相对侧17a和17b由间隔件10的长度和堆叠中的各个独立隔离物相应的开放的相对表面7和8形成。由于间隔件和隔离物的布置，过滤通道18形成为穿过独立隔离物2之间的过滤模块I。这些过滤通道18沿由箭头F示出的方向延伸，S卩，在形成的过滤模块I的相对侧16a和16b之间。穿孔通道18垂直于沿方向P延伸的穿孔通道6。过滤模块因此包括用于待处理的流体(诸如废水)的第一通道系统，即，滤液通道18，以及用于已经过滤膜的流体的第二通道系统，即，渗透通道6。
[0126]过滤模块10还包括用于收集来自渗透通道的渗透物的渗透物收集器件(未示出)。这些可为盒形式，其安装(例如，焊接)在渗透通道终止处的过滤模块的一侧或两侧上。
[0127]在图4的过滤模块中，间隔件和隔离物由相同的聚合材料制成，且间隔件焊接至隔离物，即，隔离物和间隔件〃熔化在一起〃。在该实施例中，间隔件也为比隔离物更暗的颜色，这意味着它们在利用热源照射期间吸收更多热，且因此在焊接期间相比于隔离物熔化至更大的程度。这可便于渗透通道的形式在焊接期间不会扭曲至任何显著的程度。
[0128]图5和图6示出了关于过滤模块I如何焊接的两个备选实施例。图5和图6均示出了沿图4中的A-A截取的过滤模块的截面的一部分。更具体而言，图5和图6示出了一些隔离物2的过滤模块I的侧部17a处的渗透通道的端部。
[0129]图5a示出了焊接之前的视图且间隔件10如何布置在隔离物2与隔离物的堆叠的侧部17a之间处。间隔件10与第一隔呙物2c的第一外板4且与相邻隔呙物2d的第二外板5接触。因此，间隔件布置在渗透通道6的端部处。
[0130]间隔件可具有一定大小，使得宽度f在I和4mm之间，诸如大约2mm，且长度g在5和1mm之间，诸如大约7mm。因此，独立隔离物可由距离g间隔开，诸如间隔开5到1mm的长度，诸如大约7mm。
[0131]到内部渗透通道的入口处的隔离物的第一外板和第二外板的边缘20形成限定渗透通道6的其中两个壁。
[0132]在焊接时，侧壁17a例如利用热源照射，直到限定渗透通道6的其中两个壁的边缘20的端部远离彼此且朝间隔件10弯曲。这可为由于热处理引起的塑料材料中存在的应力变化的结果。最终结果在图5b中示出。
[0133]图5b示出了焊接可如何形成在间隔件10与隔离物2之间的另一个实施例。在此情况下，边缘20向外弯曲一定程度，使得边缘与相邻间隔件的边缘会合。因此，如图6b中所示，隔离物的边缘2c与相邻隔离物的边缘2d接触，且边缘2d与另一侧上的相邻隔离物的边缘2c接触。
[0134]如图6b中所示，焊接例如可在间隔件1布置在离侧部17a比图5a中的实施例中的相同距离大的距离处形成。
[0135]图7示出了图4的形成的过滤模块I的侧部17a的一部分。图7示出了间隔件10与隔离物2之间的焊接可沿隔离物2的整个侧形成，S卩，由虚线焊接区域21示出的焊接沿渗透通道终止处的隔离物的整个侧形成。
[0136]图8和图9示意性地示出了在间隔件焊接到隔离物的情况下(图8)和在间隔件借助于热熔粘合剂(图9)附接到隔离物的情况下可如何布置隔离物和膜方面的差异。然而，将理解的是，相反的也是可能的，即，将间隔件焊接到隔离物可如关于图9所论述的那样执行，且将间隔件借助于热熔粘合剂附接到隔离物可如关于图8所论述的那样执行。
[0137]图8a示出了已经穿孔的隔离物2的前视图。具有方向P的箭头指出了内部渗透通道的方向。穿孔3在穿孔区域22内，S卩，非穿孔区域23沿隔离物2的所有边缘延伸。该区域可为大约1m宽。在穿孔之后，将膜9焊接至隔离物2(图8a，与图2b对应)。焊接形成在线14a与14b之间，使得焊接区域14完全围绕膜9延伸。膜9的面积小于隔离物2的面积，但大于穿孔区域22的面积，且无焊接区域留在膜与隔离物2的边缘之间(对应于图2b中的d)。图Sc示出了间隔件10如何布置且随后焊接到膜9附接至的隔离物2。间隔件10在该实施例中由熔化的颗粒物制成，颗粒在焊接时熔化到隔离物2中。因此，膜9也沿间隔件10随后沿其布置的侧部焊接到隔离物2。
[0138]图9a到图9c示出了备选实施例，其中间隔件借助于热熔粘合剂附接到隔离物。图9a示出了已经穿孔的隔离物2的前视图。具有方向P的箭头指出了内部渗透通道的方向。穿孔3在沿隔离物2的整个宽度b延伸的穿孔区域22内，仅留下了隔离物上的沿平行于内部渗透通道的方向的边缘的上部非穿孔条23a和下部非穿孔条23b。在图9的实施例中，穿孔区22因此可大于图8的实施例的穿孔区域22。在膜9焊接至隔离物时，膜仅焊接在膜的上缘处的线14c和14d之间以形成上部焊接区域14，以及膜的下缘处的线14e和14f (图9b)之间以形成下部焊接区域14。因此，相比于图8的实施例，膜9仅沿两侧焊接到隔离物2，且这些侧部为垂直于间隔件10随后沿其布置的侧部的侧部。膜还可几乎沿整个宽度b延伸，但在边缘之前的短距离处停止，以便隔离物2对于随后施加的胶合〃可见〃。结果，相比于图8中所示的实施例，可使用具有较大面积的膜。短距离可为大约几_，诸如大约5_。间隔件10然后沿隔离物2的边缘布置，但热熔粘合剂用于将间隔件10胶合到隔离物2。胶合宽度可为大约1mm到15mm。在该实施例中，间隔件10为胶合到隔离物的固体材料，但也可为类似于隔离物2的挤压沟槽材料。
[0139]图10示意性地示出了浸入具有一定液体水平32的生物处理罐31中的膜生物反应器(MBR)30。液体例如可为污水。将理解的是，罐31可包括一个以上的MBR单元。MBR 30包括悬置于框架部分33中的根据本发明的至少一个过滤模块。框架部分33可由不锈钢和/或塑料制成。MBR还包括用于收集来自内部渗透物通道的渗透液体的渗透物收集装置(未示出)。
[0140]膜生物反应器30还包括过滤模块下方的曝气单元34，其用于生成过滤模块上的交叉流。生成的渗透物由渗透物收集管35收集，且引导至渗透物罐36 ο收集的渗透物可由其它管/管路等(未示出)从罐36取得。
[0141 ] 还存在连接到MBR的用于经由管路37向MBR 30提供清洁液体的就地清洁(CIP)设备(未示出)XIP液体可在过滤模块的渗透侧上循环，使液体在37中栗入且在35中栗出，或反之亦然。以此方式，可实现膜表面上的所有CIP液体的均匀分布。
[0142]渗透物罐36中的水位38低于生物处理罐31中的水位。该水位差异生成了运行膜系统所需的流体静压力。流体静压力可通过控制渗透物罐36中的水位来调节。
[0143]本发明不限于公开的实施例，而是可在下文提出的权利要求的范围内变化和改变。
【主权项】
1.一种过滤模块(I)，包括至少两个隔离物(2)的堆叠，其中，所述堆叠中的至少一个隔离物(2)包括第一外板(4)和第二外板(5)以及布置在所述第一外板(4)与所述第二外板(5)之间的至少一个内部渗透通道(6)，使得所述外板(4，5)形成限定所述至少一个内部渗透通道(6)的壁中的两个，且进一步其中，所述至少一个内部渗透通道(6)在所述隔离物(2)的除所述第一外板(4)和所述第二外板(5)之外的两个相对侧(7，8)之间延伸； 其中，至少一个隔离物(2)的第一外板和第二外板(4，5)为多孔或穿孔的，且滤膜(9)附接到所述至少一个隔离物(2)的第一外板和第二外板(4，5)，使得传送越过所述膜(9)的液体进一步输送穿过孔或穿孔至所述至少一个内部渗透通道(6); 且进一步其中，所述堆叠的隔离物(2)由单独的伸长间隔件(10)分开，所述间隔件(10)沿所述内部渗透通道(6)在其间延伸的所述相对侧(7，8)的边缘附接到所述外板，从而形成所述堆叠中的相邻隔离物之间的滤液通道(18)，且其中，所述滤液通道沿与所述渗透通道的方向不同的方向延伸。2.根据权利要求1所述的过滤模块，其特征在于，所述滤液通道沿大致与所述渗透通道的方向垂直的方向延伸。3.根据权利要求1所述的过滤模块，其特征在于，至少一个隔离物(2)为挤压的隔离物。4.根据权利要求3所述的过滤模块，其特征在于，至少一个滤膜包括聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚苯乙烯(PS)或聚苯醚砜(PES)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或这些的任何组合。5.根据权利要求3或权利要求4所述的过滤模块，其特征在于，所述滤膜(9)具有0.Ο?μπι到2μπι之间的孔隙。6.根据前述权利要求中任一项所述的过滤模块，其特征在于，所述间隔件(10)借助于焊接附接到所述隔离物(2)。7.根据权利要求6所述的过滤模块，其特征在于，所述间隔件在焊接之前为粉末的形式。8.根据权利要求6所述的过滤模块，其特征在于，所述间隔件由聚合材料制成。9.根据权利要求8所述的过滤模块，其特征在于，至少一个隔离物由聚合材料制成，且其中所述隔离物的聚合材料和所述间隔件的聚合材料具有大致相同的熔点。10.根据权利要求9所述的过滤模块，其特征在于，所述至少一个隔离物和所述间隔件包括聚丙烯(PP)。11.根据权利要求9或权利要求10所述的过滤模块，其特征在于，所述间隔件具有相比于所述至少一个隔离物的颜色吸收更多热能的颜色。12.根据权利要求8所述的过滤模块，其特征在于，所述至少一个隔离物由聚合材料制成，且其中所述间隔件的聚合材料具有比所述隔离物的聚合材料的熔点低的熔点。13.根据权利要求12所述的过滤模块，其特征在于，所述至少一个隔离物包括聚丙烯(PP)，且所述间隔件包括聚丙烯(PP)和作为熔点抑制剂的聚酰亚胺(ΡΙ)。14.根据权利要求6所述的过滤模块，其特征在于，所述隔离物(2)和所述间隔件(10)焊接到彼此，使得在所述隔离物(2)的所述相对侧(7，8)处到所述内部渗透通道(6)的入口保持开放。15.根据权利要求7所述的过滤模块，其特征在于，所述隔离物(2)与所述间隔件(10)之间的焊接通过所述间隔件(10)和所述隔离物(2)的熔化形成，使得到所述内部渗透通道(6)的入口处的所述隔离物的第一外板(4)和第二外板(5)的边缘向外且远离所述入口并且朝所述间隔件(10)弯曲。16.根据权利要求8所述的过滤模块，其特征在于，所述隔离物的第一外板和第二外板的边缘向外弯曲一定程度，使得它们处于接触且与相邻隔离物的第一外板和/或第二外板的边缘熔合。17.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的过滤模块，其特征在于，所述间隔件借助于粘合剂附接到所述隔离物。18.根据前述权利要求中任一项所述的过滤模块，其特征在于，所述过滤模块还包括用于从所述渗透通道收集渗透物的至少一个渗透物收集单元，且其中，所述至少一个渗透物收集单元焊接到所述渗透通道终止处的所述模块的一侧。19.一种用于产生过滤模块的方法，包括以下步骤 a)提供至少两个隔离物(2)，其中，至少一个隔离物(2)包括第一外板(4)和第二外板(5)以及布置在所述第一外板(4)与所述第二外板(5)之间的至少一个内部渗透通道(6)，使得所述外板(4，5)形成限定至少一个内部渗透通道(6)的壁中的两个，且进一步其中，所述至少一个内部渗透通道(6)在所述隔离物(2)的除所述第一外板(4)和所述第二外板(5)之外的两个相对侧(7，8)之间延伸；且其中，至少一个隔离物(2)的第一外板和/或第二外板(4，5)为多孔或穿孔的，且其中，滤膜(9)附接到所述至少一个隔离物(2)的第一外板和第二外板(4，5)，使得传送越过所述膜(9)的液体进一步输送穿过孔或穿孔至所述至少一个内部渗透通道(6); b)将单独的伸长间隔件(10)布置在所述隔离物之间，使得所述间隔件(10)与所述隔离物的外板沿所述内部渗透通道(6)在其间延伸的所述相对侧(7，8)的边缘接触，以形成至少两个隔离物的堆叠；以及 c)将所述间隔件(10)附接到所述隔离物(2)以形成所述过滤模块。20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，步骤c)包括沿所述隔离物(2)的整个相对边缘(7，8)将所述间隔件(10)和所述隔离物(2)焊接在一起，使得在所述隔离物(2)的边缘处到所述内部渗透通道(6)的入口保持开放。21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，步骤c)包括使用热熔粘合剂将所述间隔件胶合到所述隔离物。22.—种包括如权利要求1至权利要求18中任一项所述的过滤模块的过滤装置。
【文档编号】B01D61/14GK105960274SQ201580007790
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2015年2月9日
【发明人】F.汉森, N.海宁
【申请人】阿尔法拉瓦尔股份有限公司